PLC在選煤廠集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張海陽

摘要：科技創(chuàng)新是生產(chǎn)效率提高的重要因素，而在自動控制領(lǐng)域，PLC控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于煤炭產(chǎn)業(yè)。本文基于PLC系統(tǒng)的特殊性，介紹了使用過程中PLC控制系統(tǒng)的功能配置、應(yīng)用環(huán)節(jié)以及主要中斷因素，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，指出了規(guī)避干擾的主要手段，以提高選煤廠洗選及裝儲運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，希望為選煤工作的順利展開提供幫助。

關(guān)鍵詞：PLC;選煤廠;集中控制;應(yīng)用

引言

潔凈煤生產(chǎn)和較高的精煤產(chǎn)率是選煤廠實(shí)現(xiàn)盈利的根本途徑，而產(chǎn)品的質(zhì)量及商品煤產(chǎn)率是影響產(chǎn)品價格和效益的重要因素。然而，當(dāng)前中小型選煤企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)效率并不高，造成這種問題的主要原因是設(shè)備的集成化水平不高且生產(chǎn)工藝較為落后。 從行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動控制是選煤廠發(fā)展的主要方向，而PLC控制系統(tǒng)因其產(chǎn)品的特殊性，與選煤廠的發(fā)展目標(biāo)相吻合，且能夠?qū)崿F(xiàn)高效的自動控制，為選煤生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提升做出巨大貢獻(xiàn)。

1、選煤廠集中控制系統(tǒng)概述及PLC的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1、系統(tǒng)概述

大多數(shù)基于煤炭產(chǎn)品開發(fā)及深加工的企業(yè)，為了在一定規(guī)模實(shí)現(xiàn)集中控制，其生產(chǎn)控制系統(tǒng)都使用可編程邏輯控制器（PLC）作為主要控制元素。 作為系統(tǒng)的重要產(chǎn)品特性，PLC在產(chǎn)品控制可視化程度上有突出優(yōu)勢，其模擬屏幕可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)流程的實(shí)時監(jiān)控。 使用PLC技術(shù)能夠直觀地體現(xiàn)出整個洗選工藝的實(shí)時生產(chǎn)狀態(tài)，與傳統(tǒng)人工看崗、跑崗巡查的方法相比，具有低成本、高集成化等明顯優(yōu)勢。PLC系統(tǒng)的實(shí)際控制作用不僅體現(xiàn)在可以對重要的洗選設(shè)備的保護(hù)，還可以對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控，并通過程序設(shè)定實(shí)現(xiàn)設(shè)備的故障自動化預(yù)警、報(bào)告甚至自動處理及恢復(fù)，面臨安全問題時，設(shè)備具有自動報(bào)警和緊急停車功能。 此外，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行需要動態(tài)收集、顯示及存儲整個系統(tǒng)中一些重要的過程參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，它通過功能強(qiáng)大的自動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和響應(yīng)的處理。

1.2、PLC在選煤廠集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.2.1、通用性強(qiáng)

PLC的類型很多，它們也有多種租賃方法。 在使用過程中，只需要根據(jù)生產(chǎn)過程科學(xué)配置硬件即可。 在此過程中，如果現(xiàn)場設(shè)備和生產(chǎn)過程發(fā)生變化，則根據(jù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，能夠通過程序適當(dāng)調(diào)整主機(jī)以適應(yīng)新的環(huán)境。 因此，PLC技術(shù)越來越多地用于選煤廠的集中控制及自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)中。

1.2.2、可靠性高

PLC由于集成化程度高，在生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)針對性控制，針對選煤廠而言，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了生產(chǎn)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而PLC安裝簡單、功能強(qiáng)大，且在后期的運(yùn)營維護(hù)方面具有低成本的特點(diǎn)。在面臨嚴(yán)重電磁影響的環(huán)境中能夠正常使用，基于這些產(chǎn)品特性，PLC廣泛用于選煤企業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)[1]。

1.2.3、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化

不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)，選煤廠的業(yè)務(wù)流程比較繁瑣，涉及的工藝較多。 PLC控制系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)恰好滿足了選煤廠對不同工作流程區(qū)別控制的業(yè)務(wù)要求。 在生產(chǎn)過程中，PLC控制系統(tǒng)不僅可以滿足每個特殊生產(chǎn)工藝系統(tǒng)對產(chǎn)品的不同控制標(biāo)準(zhǔn)，而且可以對其進(jìn)行全面有效的集成處理，從而有效地提高了組織效率和生產(chǎn)效率。

2、PLC在選煤廠控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1、抗電源干擾

為了減少交流電源對生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成的不良影響，可以有針對性的調(diào)整PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)保護(hù)。通常情況下，選擇調(diào)節(jié)兩層AC電源可以達(dá)到產(chǎn)品屏蔽保護(hù)的目的。下面對其工藝流程展開介紹：從工作原理上來講，PLC主要通過保護(hù)高壓結(jié)構(gòu)，對其設(shè)置屏蔽纜線的方式達(dá)到局部的抗干擾目的。 使用性能優(yōu)異的絕緣設(shè)備、電源和合理的纜線布局對屏蔽效果有很大幫助。電源的不穩(wěn)定變化可能會導(dǎo)致電壓的波形失真甚至中斷，從而可能對PLC和I / O模塊造成不利影響。通過隔離變壓器的布置，或在電源輸入端連接一系列LC濾波器，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)抗干擾能力的進(jìn)一步提升。 電源線應(yīng)盡可能平行排列，從而使電源線向地面提供低阻抗條件，以減少電源噪聲干擾。交流電源和電壓不穩(wěn)定的波動會對生產(chǎn)精度造成影響，在核心設(shè)備的內(nèi)部控制元件電源采取濾波方式進(jìn)行處理，必要時可采取多級濾波實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換核心組件的多級過濾過程，同時運(yùn)用集成的穩(wěn)壓器[2]。

2.2、控制網(wǎng)絡(luò)分布

以PLC作為完整的控制中心，可以有效地實(shí)現(xiàn)其調(diào)節(jié)功能，將其控制作用發(fā)揮到最大。在特定的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，它與現(xiàn)場儀器，工業(yè)和遠(yuǎn)程控制設(shè)備以及技術(shù)相結(jié)合，形成了一個監(jiān)控系統(tǒng)。 PLC控制器一般位于生產(chǎn)調(diào)度指揮中心附近的集控室中，而I / O站點(diǎn)于配電室中。洗煤車間配電設(shè)備和產(chǎn)品容器的配電設(shè)備中還有I / O站點(diǎn)。借用PLC站點(diǎn)上的總線來執(zhí)行與控制站和I / O口對應(yīng)的監(jiān)視。將有一個本地現(xiàn)場管理網(wǎng)絡(luò)可以完全實(shí)現(xiàn)對檢查系統(tǒng)的自動控制。觸摸屏安裝在生產(chǎn)調(diào)度指揮中心中，可以實(shí)時監(jiān)控其正常工作流程。 I / O分站安裝在該站的配電室，洗煤總線下方的配電室以及產(chǎn)品存儲處的配電室中。它們通過總線連接到PLC站點(diǎn)，形成了閉合環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品監(jiān)管流程。 PLC控件可以插入壓濾機(jī)的配電設(shè)備中，并且控制柜與壓濾機(jī)一一對應(yīng)， PLC現(xiàn)場總線用于將壓濾車間的控制站與控制設(shè)備的信息通訊到主站，以進(jìn)行監(jiān)控[3]。

從主系統(tǒng)的角度出發(fā)，應(yīng)同步安裝生產(chǎn)設(shè)備和控制組件，并在生產(chǎn)調(diào)度指揮中心中安裝主機(jī)。PLC站點(diǎn)上的總線連接每個主站和對應(yīng)的分站，以形成一個較為嚴(yán)密的控制鏈，該網(wǎng)絡(luò)可以創(chuàng)建總體控制并實(shí)現(xiàn)局部監(jiān)控。在生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，該單元可以監(jiān)視主系統(tǒng)和檢查系統(tǒng)，并可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)監(jiān)視。原煤系統(tǒng)、洗選系統(tǒng)和壓濾系統(tǒng)可對主要設(shè)備進(jìn)行集中控制。通過TCP / IP以太網(wǎng)和上游計(jì)算機(jī)，各個生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中的PLC控制站都被連接起來，形成了整個設(shè)施的監(jiān)視和控制系統(tǒng)。通過實(shí)施一系列信息管理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。PLC系統(tǒng)可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為完整的波形，也可以動態(tài)化顯示選煤廠各個生產(chǎn)設(shè)備的具體工況。

2.3、操作控制

為了有效防止設(shè)備損壞的狀況發(fā)生，啟動設(shè)備時，必須按照生產(chǎn)工藝流程逆煤流起車，同時，對于一些功率較大的設(shè)備需要按照負(fù)荷計(jì)算情況適當(dāng)增加延時時間，通過大功率設(shè)備的錯峰起車等措施，可以有效減少對整個生產(chǎn)系統(tǒng)和上級電力網(wǎng)絡(luò)沖擊的影響。 并且，當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束需要停車時，操作必須按照生產(chǎn)工藝流程順煤流停車。 具體的控制手段是：操作交接室的上位機(jī)，完成啟停設(shè)備的工況切換。其次，本地化控制，選煤廠的本地控制操作可以對單個設(shè)備進(jìn)行故障排除和檢測;維護(hù)、檢查與控制：當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障并需要維修時，無法使用本地或集中控制來啟動設(shè)備[4]。

2.4、耦合電壓的調(diào)控

2.4.1、模擬信號

信號的強(qiáng)度衰減主要由于模擬信號輸入效果差、分布參數(shù)大等原因，同時，物理距離的延長也會導(dǎo)致其中干擾因素的加強(qiáng)。因此，出于源和接收器的原因，受保護(hù)的電線必須采取DC接地模式。交流情況下，線路之間存在電位差，并且在兩點(diǎn)之間的屏蔽層中將生成諧波干擾流。

2.4.2、建立連接電纜

通常，選擇帶屏蔽層的模擬信號控制電纜，并使用全塑絕緣控制電纜實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。多芯電纜不利于長距離應(yīng)用，較長距離的通訊建議使用光纜。更換的芯線應(yīng)連接到接地線以產(chǎn)生屏蔽效果。

結(jié)束語

PLC控制系統(tǒng)在洗選工藝系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用后，提高了選煤設(shè)備的使用壽命，同時大幅降低了設(shè)備的運(yùn)行故障率和事故率，保證了其安全性和穩(wěn)定性。 因此，作為選煤設(shè)備的管理技術(shù)人員，有必要對PLC控制系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、硬件的配置和控制的基本原理有深刻的了解，并通過科學(xué)合理的方法降低通訊干擾，從而不斷優(yōu)化選煤系統(tǒng)工藝的控制流程，確保選煤設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高商品煤產(chǎn)率并提升潔凈煤質(zhì)量，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉磊.PLC在選煤廠集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化工管理，2018（09）：61-62.

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[3]栗占波.淺析PLC在選煤廠集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2017，42（04）：182-183.

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[5]李文.AB公司PLC集控系統(tǒng)在沙曲選煤廠的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2017（04）：127.